Potential of EUMETSAT MTG-IRS hyperspectral sounder for improving nowcasting and very short range forecast atmospheric models

In this thesis the research activities aiming at the investigation on the use of hyperspectral IR data for the diagnosis of atmospheric instability and the early detection of convective systems are shown. The study was carried out in the framework of MTG-IRS Near Real Time Demonstration Project, conceived and leaded by EUMETSAT to enhance the user awareness on the potential of the IRS instrument in support to the meteorology and in particular to the nowcasting activities. In detail, the proxy IRS hyperspectral level 2 products, generated from real IASI and CrIS data and distributed by EUMETSAT, were processed in near real time together with auxiliary colocated and independent datasets to assess the correlation between the signal (i.e. the information content of level 2 products) and the weather phenomenon (convective instability). The reprocess of a set of significant case studies over Italy was also included in the study. Research results show that the exploitation of hyperspectral data in the field of nowcasting applications could enhance the capacity and user-readiness of modern, operational Meteorological Services with respect to the early detection of severe weather.

Obiettivo delle attività di ricerca descritte in questa tesi è lo studio dell’utilizzo dei dati iperspettrali IR per la diagnosi dell’instabilità atmosferica ed il rilevamento anticipato di sistemi convettivi. Lo studio è stato condotto nell’ambito del progetto MTG-IRS Near Real Time, concepito e coordinato da EUMETSAT per potenziare la preparazione degli utenti sulle potenzialità dello strumento IRS a supporto della meteorologia ed in particolare delle attività di previsioni a brevissima scadenza. In dettaglio, i prodotti iperspettrali di levello 2 di IRS, generati a partire da dati reali di IASI e CrIS e distribuiti da EUMETSAT, sono stati processati in quasi tempo reale insieme a dati ausiliari geograficamente co-localizzati ed indipendenti al fine di valutare la correlazione tra il segnale (cioè il contenuto informativo dei prodotti di livello 2) ed il fenomeno meteorologico (l’instabilità convettiva). Lo studio comprende anche il riprocessamento di una serie di casi di studio significativi sull’Italia. I risultati della ricerca mostrano che lo sfruttamento dei dati iperspettrali nel settore delle previsioni a brevissima scadenza è in grado di potenziare la capacità e la prontezza a livello utente dei moderni Servizi Meteorologici operativi per quanto riguarda il rilevamento in anticipo dei fenomeni intensi.